专利名称：内燃机的可变气门系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及内燃机的可变气门系统，该可变气门系统能够改变 气门升程。
背景技术：
在日本未经审查的专利申请公开No. 2004-293406中公开的气 门操作机构包括 一对进气门；沿内燃机的前后方向延伸的驱动轴； 为每个气缸设置的凸轮轴，这些凸轮轴可旋转地且同轴地支撑在驱动 轴的外周表面上；设置在驱动轴的预定位置上的驱动凸轮；用于打开 进气门的一对摆动凸轮；传动机构，其连接在驱动凸轮与摆动凸轮之 一之间，以便将驱动凸轮的旋转力转换成摆动凸轮的摆动力(气门打 开力)；和控制机构，其用于改变传动机构的操作位置。
传动机构包括设置在驱动轴上方的摇臂；连接摇臂的一端和 驱动凸轮的连接臂；和连杆，其连接摇臂的另一端和摆动凸轮之一的 凸轮尖端部分。控制机构包括控制轴，其由设置在驱动轴上方的轴 承可旋转地支撑；和控制凸轮，其固定在控制轴的外周上，并且用作 摇臂的摆动运动的支点。
摇臂具有可旋转地支撑控制凸轮的支撑孔。连接臂具有安装 孑L，其与驱动凸轮的外周表面可旋转地连接；和销孔，其与从摇臂伸 出的销连接。
润滑剂从设置在驱动轴中的润滑剂流动通路供给到驱动凸轮的 外周表面和连接臂的安装孔的内表面之间的空间内，并且供给到摇臂 的销和连接臂的销孔之间的空间内。润滑剂还从沿着控制轴的轴向延 伸的润滑剂流动通路供给到摇臂的支撑孔和控制凸轮之间的空间内。
在现有技术的传动机构中，当控制凸轮相对于控制轴的偏心量 增大时，控制凸轮的外径逐渐增大。这使得部件的布置变得困难。在现有技术的传动机构中，例如，当控制轴改变成偏心凸轮相 对于主轴偏置的曲轴形控制轴时(如图1所示)，可通过预定的偏心 量来使部件的布置更容易。
不幸的是，在控制轴做成类似曲轴的形状的情况下，当用于将 润滑剂供给到摇臂的支撑孔和控制凸轮之间的空间的润滑剂流动通 路沿着穿过控制轴的轴向延伸时，在主轴和偏心凸轮之间的连接部分 的与控制轴垂直的横截面上，润滑剂流动通路的面积与该连接部分的 总面积之比变得较高。这会严重降低该连接部分的强度。
在曲轴形的控制轴中，当主轴和偏心凸轮的直径增大、并且控 制轴和偏心凸轮之间的连接部分的垂直于控制轴的横截面面积增大 时，控制轴的重量增加。
发明内容
根据本发明的一个方面的内燃机的可变气门系统包括驱动轴； 设置在驱动轴上的驱动凸轮；连接臂，其安装在驱动凸轮的外周上以 便相对于驱动凸轮旋转；曲轴形的控制轴，其与驱动轴平行地延伸， 并且包括主轴和偏心凸轮；摆动臂，其可旋转地连接在偏心凸轮上， 并且由连接臂摆动；以及摆动凸轮，其构造为按压气门，该摆动凸轮 可旋转地支撑在驱动轴上，并且通过连杆与摆动臂连接。润滑剂从设 置在驱动轴内的主润滑剂流动通路供给到控制轴的偏心凸轮与摆动 臂之间的滑动接触区域内。
根据本发明，润滑剂可以供给到控制轴的偏心凸轮与摆动臂之 间的滑动接触区域内，而不用在曲轴形的控制轴中形成润滑剂流动通 路。因此，与在曲轴形的控制轴中设置润滑剂流动情况相比，能够防 止控制轴中的主轴和偏心凸轮之间的连接部分的强度明显降低。此 夕卜，能够将润滑剂供给到控制轴的偏心凸轮与摆动臂之间的滑动接触 区域内，而不会增加控制轴的重量。
图l是根据本发明的实施例的内燃机的可变气门系统的示意图；图2是本实施例的可变气门系统的连接臂的前视图3是图2所示的连接臂的透视图4是沿图2的线IV-IV截取的横截面视图5是本实施例的可变气门系统的摆动臂的摆动臂主体的透视
图6是图5所示的摆动臂的摆动臂主体的平面图； 图7是图5所示的摆动臂的摆动臂主体的透视图8A是侧视图，其示出了在比较例的可变气门系统中当气门打
开时的连接状态，其中，连接臂和连杆与摆动臂相连，控制轴位于连
接臂和连杆之间；
图8B是比较例的可变气门系统的前视图8 C是沿比较例的可变气门系统的控制轴的轴向看到的连接
臂；
图9A是侧视图，其示出了在实施例的可变气门系统中当气门打 开时的连接状态，其中，连接臂和连杆在控制轴的同一侧与摆动臂相 连；
图9 B是实施例的可变气门系统的前视图9 C是沿实施例的可变气门系统的控制轴的轴向看到的连接
臂；
图IOA是前视图，其示意性地示出了其中具有润滑剂流动通路 的曲轴形的控制轴；
图IOB是侧视图，其示意性地示出了曲轴形的控制轴；
图11是说明性视图，其示意性地示出了实施例的可变气门系统 的摆动臂的摆动臂主体；
图12是说明性视图，其示出了气门升程和摆动臂与连接臂之间 的角度在从小操作角度到大操作角度的范围上相对于驱动轴的角度 的变化；
图13是说明性视图，其示出了连接臂的变型；以及 图14是说明性视图，其示出了连接臂的变型。
具体实施例方式
下面参考附图详细描述本发明的实施例。
图1是根据本发明的实施例的内燃机的可变气门系统IO的示意图。
在实施例的可变气门系统10中，为每个气缸设置了两个气门(例
如进气门)，图中未示出这些气门。可以根据内燃机的操作状态改变 气门的气门升程。
具体地说，在实施例的可变气门系统10中，与高速高负载区域
相比，在低速低负荷区域中，气门升程和从气门的开启正时到关闭正
时的角度范围(即，操作角度和开启时间)可变得更小；与低速低负 荷区域相比，在高速高负载区域中，气门升程和从气门的开启正时到 关闭正时的角度范围(即，操作角度和开启时间)可变得更大。换句 话说，气门的操作角度随着气门升程的增大而增大，并且随着气门升 程的减小而减小。
可变气门系统10主要包括驱动轴11、驱动凸轮112、连接臂12、 控制轴13、摆动臂14和摆动凸轮16。驱动轴11可旋转地支撑在气 缸盖的上部，并且沿着内燃机的前后方向(气缸布置方向)延伸。驱 动凸轮112设置在驱动轴11上。连接臂12安装在驱动凸轮112的外 周上，以便相对于驱动凸轮112旋转。控制轴13设置为与驱动轴11 平行并且可以旋转，控制轴13包括主轴131、偏心凸轮132和连接 板133。摆动臂14可旋转地连接在控制轴13的偏心凸轮132上，并 且由连接臂12摆动。摆动凸轮16可旋转地支撑在驱动轴11上，并 且通过长连杆15与摆动臂14相连。摆动凸轮16与摆动臂14 一起摆 动，以便按压气门(未示出)。
在可变气门系统10中，驱动轴11与内燃机的旋转同步地旋转， 并且摆动凸轮16与驱动轴11相关地摆动，从而开启和关闭气门。驱 动轴11和控制轴16由轴承(未示出)可旋转地支撑。
驱动轴11由来自内燃机的曲轴(未示出)的扭矩驱动旋转，并 且包括圆柱形的驱动轴主体111和驱动凸轮112。主润滑剂流动通路 31设置在驱动轴主体111中。驱动凸轮112固定在驱动轴主体111上，并且与驱动轴主体111 一起旋转。
驱动凸轮112是偏心旋转凸轮，其轴线与驱动轴主体111的轴
线错开，并且包括凸轮主体112a和凸台112b。凸轮主体112a和凸 台112b是一体形成的。
凸轮主体112a的轴线与驱动轴主体111的轴线沿径向错开预定 量。驱动凸轮112与驱动轴主体111连接并固定在驱动轴主体111 上。在驱动轴11和驱动凸轮112中设置有第一润滑剂流动通路32， 该第一润滑剂流动通路32在一端(第一端)通到主润滑剂流动通路 31内，在另一端(第二端)通到驱动凸轮112的外周表面。第一润 滑剂流动通路32构造成使主润滑剂流动通路31和第一滑动接触区域 连通，如下面所述，所述第一滑动接触区域是指驱动凸轮112与连接 臂12的第一端之间的滑动接触区域。
控制轴13做成类似曲轴的形状，使得偏心凸轮132的轴线与主 轴131的轴线错开。换句话说，在控制轴13中，偏心凸轮132的轴 线与主轴131的轴线间隔开，并且主轴131和偏心凸轮132通过类似 薄板形的连接板133连接。例如，控制轴13由电动机或者液压操作 的致动器(未示出)控制，以便在预定的旋转角度范围内旋转。
致动器根据从来自各种传感器(例如曲轴角度传感器、空气流 量传感器、水温传感器)的检测信号检测到的内燃机当前驱动状态来 控制控制轴13的旋转。通过控制控制轴13的旋转，来调整偏心凸轮 132的偏置位置和改变摆动臂14的摆动中心。根据控制轴13的旋转 角度位置，同时且连续地增大或减小气门升程和操作角度。随着气门 升程和操作角度的增大或减小，当气门开启正时提前或延迟预定时间 时，气门关闭正时延迟或提前与该预定时间基本相同的时间。
参考图1至4，连接臂12包括大端部分(即连接臂的第一端) 12a，其安装在驱动凸轮112的外周上以便相对于驱动凸轮112旋转； 和小端部分(即连接臂的第二端)12b，其安装在摆动臂14的销21 的外周上，以便相对于销21旋转。连接臂12在控制轴轴向(控制轴 13的轴线方向)上与摆动臂14相邻。
连接臂12设置有第二润滑剂流动通路35，该第二润滑剂流动通路35直线延伸，并且在一端(第一端)通到大端部分12a的内周表 面33，在另一端(第二端)通到小端部分12b的内周表面34。第二 润滑剂流动通路35的第一端的开口位于驱动凸轮112和连接臂12 的大端部分(即连接臂的第一端)12a之间的滑动接触区域51 (后面 称为第一滑动接触区域51)的靠近连接臂12的小端部分12b的一侧 (图2中的上侧)的位置，第二润滑剂流动通路35的第二端的开口 位于摆动臂14的销21与连接臂12的小端部分(即连接臂的第二端) 12b之间的滑动接触区域52 (后面称为第二滑动接触区域52)的靠 近连接臂12的大端部分12a的一侧(图2中的下侧)的位置。也就 是说，第二润滑剂流动通路35构造成使第一滑动接触区域51和第二 滑动接触区域52连通。大端部分12a的内周表面33可旋转地支撑驱 动凸轮112的外周表面，小端部分12b的内周表面34可旋转地支撑 销21的外周表面。当从前方观看连接臂12时(见图2)，第二润滑 剂流动通路35的轴线与连接大端部分12a的中心和小端部分12b的 中心的直线L50重合。
润滑剂由第一润滑剂流动通路32的通到驱动凸轮112的外周表 面的第二端供给到第一滑动接触区域51，并被第二润滑剂流动通路 35从大端部分12a (第一滑动接触区域51)引导到小端部分12b，从 而润滑第二滑动接触区域52。
参考图1、 5至7，摆动臂14包括顶盖141和摆动臂主体142， 该摆动臂主体142具有与连接臂12相连的柱状销21。在摆动臂14 中，偏心凸轮132被夹住并且可旋转地支撑在顶盖141和摆动臂主体 142之间，其中摆动臂主体142比顶盖141更靠近驱动轴11。
换句话说，摆动臂14包括用于可旋转地支撑控制轴13的偏心 凸轮132的控制轴支撑部分143，和与连接臂12相连的柱状销21。 控制轴支撑部分143包括设置在顶盖141中的顶盖侧控制轴支撑部分 36，和设置在摆动臂主体142中的摆动臂主体侧控制轴支撑部分37。 摆动臂H的控制轴支撑部分143位于一端(第一端)，摆动臂14 的销21位于另一端(第二端)。顶盖141和摆动臂主体142通过螺 栓38连接。如图5和6所示，摆动臂14的摆动臂主体142设置有直线延伸的第三润滑剂流动通路39，该第三润滑剂流动通路39在一端(第一端)通到销21的外周表面，并且在另一端(第二端)通到摆动臂主体侧控制轴支撑部分37中。即，设置在摆动臂14中的第三润滑剂流动通路39的第一端通到第二滑动接触区域52，第三润滑剂流动通路39的第二端通到位于控制轴13的偏心凸轮132和摆动臂14的控制轴支撑部分143之间的滑动接触区域53 (后面称为第三滑动接触区域53)。从而第三润滑剂流动通路39构造成使第二滑动接触区域52和第三滑动接触区域53连通。
第三润滑剂流动通路39的第二端设置成其开口位于沿着控制轴轴向从第三滑动接触区域53的中心位置60向连接臂侧(图6中的左侧)偏移的位置。
如图6和7所示，可在摆动臂14的控制轴支撑部分143中设置第一润滑剂槽40。该第一润滑剂槽40沿着控制轴13的轴向延伸越过控制轴支撑部分143和控制轴13的偏心凸轮132之间的第三滑动接触区域53的控制轴轴向的中心位置60。此外，第一润滑剂槽40设置在摆动臂主体142的摆动臂主体侧控制轴支撑部分37中，以便与第三润滑剂流动通路39的第二端相连。
通过这种结构，润滑剂可以容易地供给到顶盖141的连杆侧，并且可以改善控制轴13的偏心凸轮132和摆动臂14的控制轴支撑部分143之间的第三滑动接触区域的润滑性能。此外，由于第一润滑剂槽40设置在摆动臂主体142中，所以能够以低的成本容易地将润滑剂引导到摆动臂14的控制轴支撑部分143的连杆侧，该控制轴支撑部分143的连杆侧与控制轴13的偏心凸轮132接触并且受到由偏心凸轮132施加的较大的压力。
连杆15在一端(第一端)通过销22 (连杆的第一连接点)与摆动臂14的摆动臂主体142相连，并且在另一端(第二端)通过用作支点的销23 (连杆的第二连接点)与摆动凸轮16相连。换句话说，连杆15在第一端通过销22与摆动臂14的第二端相连。即，连杆15通过销22与摆动臂14相连，而销22和摆动臂14的销21布置在控制轴13的同一侧。销22与偏心凸轮132的轴线的距离大于销21与偏心凸轮132的轴线的距离。
摆动凸轮16固定在管17上。驱动轴11布置为穿过管17。管17围绕驱动轴11自由转动，摆动凸轮16随着管17的转动而摆动。通过摆动凸轮16的摆动来开启和关闭气门。
在本实施例的可变气门系统10中，在摆动臂14相对控制轴13的同一侧(摆动臂14的第二端)上设置了销21和销22，其中销21用作摆动臂14相对于连接臂12的支点，销22用作连杆15相对于摆动臂14的支点。因此，驱动凸轮112向下拉摆动臂14以提升气门。在这种情况下，沿着拉方向的载荷作用在连接臂12上。
下面参考图8A 8C和9A 9C详细描述作用载荷。
图8A、 8B和8C示出了可变气门系统的比较例，其中销21和销22设置在控制轴13的相对侧。图8A和8B分别是侧视图和前视图，示出了当气门开启时的连接状态；图8C示出了沿着控制轴的轴向看到的连接臂12。
图9A、 9B和9C示出了上述实施例的可变气门系统，即这样的可变气门系统，其中，销21和销22设置在控制轴的同一侧。图9A和9B分别是侧视图和前视图，示出了当气门开启时的连接状态，图9C示出了沿控制轴的轴向看到的连接臂12。
在图8A、 8B和8C中，为便于解释，和实施例中的部件相同的部件用和实施例中采用的附图标记相同的附图标记表示，并且省略对这些部件的多余描述。
如图8A和8B所示，在销21和销22设置在控制轴13的相对侧的可变气门系统中，当气门开启时，载荷的作用方式如下。gP,当驱动轴11旋转并且凸轮主体112a向上移动时，销21也通过连接臂12向上移动。然后，通过摆动臂14使销22向下移动。
随后，通过连杆15向下压摆动凸轮16，从而使气门开启。当这样使气门开启时，载荷沿着压縮方向作用在连接臂12上，并且向上的载荷作用在摆动臂M的每个端部上，这如图8A所示。为此，在连接臂12中，接触载荷发生在小端部分12b的下侧，并且接触载荷发生在大端部分12a的上侧，这如图8C中的斜线示意性所示。因此，在小端部分内周表面34的周向上，小端部分内周表面34与摆动臂14的销21彼此非均匀接触。此外，在大端部分内周表面33的周向上，大端部分内周表面33与驱动凸轮112彼此非均匀接触。
具体地说，小端部分内周表面34的靠近大端部分12a的一侧与摆动臂14的销21有力地接触，大端部分内周表面33的靠近小端部分12b的一侧与驱动凸轮112有力地接触。在大端部分内周表面33的周向上，大端部分内周表面33与驱动凸轮112彼此非均匀接触。—由于沿着同一方向的载荷作用在摆动臂14的每个端部上，所以在摆动臂14中产生的力矩Mxl不能作为使摆动臂14倾斜的力矩，这如图8B所示。
相反，如图9A和9B所示，在销21和销22布置在控制轴13的同一侧的可变气门系统中，当气门开启时，载荷按照如下方式作用。
即，当驱动轴11旋转并且凸轮主体112a向下移动时，销21也通过连接臂12向下移动。然后，通过摆动臂14也使销22向下移动。
随后，通过连杆15向下压摆动凸轮16，从而使气门开启。当这样使气门开启时，如图9A所示，沿着拉方向的载荷作用在连接臂12上，并且如图9B所示，向下的载荷作用在摆动臂14沿着控制轴轴向的一个端部上，但向上的载荷作用在摆动臂14的沿着控制轴轴向的另一个端部上。因此，如图9C中的斜线示意性所示，接触载荷发生在小端部分12b的上侧，并且接触载荷发生在大端部分12a的下侧。因此，在小端部分内周表面34的周向上，小端部分内周表面34与摆动臂14的销21彼此非均匀接触。在大端部分内周表面33的周向上，大端部分内周表面33与驱动凸轮112彼此非均匀接触。更具体地说，易于在小端部分内周表面34的靠近大端部分12a的一侧形成间隙，并且易于在大端部分内周表面33的靠近小端部分12b的一侧形成间隙。由于沿着相反方向的载荷分别作用在摆动臂14的沿着控制轴轴向的两个端部上，所以产生了使摆动臂14倾斜的大的力矩Mx2，这如图9B所示。
在销21和销22设置在控制轴13的同一侧的可变气门系统中，可以通过使载荷之间的距离最小以及减小力臂的长度来减小使摆动
臂14倾斜的力矩。换句话说，可以通过减小销21和销22之间的距离(即连接臂12和连杆15之间的距离)来减小使摆动臂14倾斜的力矩。
在本实施例的具有上述构造的可变气门系统10中，利用来自主润滑剂流动通路31的润滑剂来润滑控制轴13的偏心凸轮132与摆动臂14之间的接触区域53 (第三滑动接触区域53)。
如图IOA和IOB所示，当在曲轴形的控制轴内设置润滑剂流动通路时，该润滑剂流动通路也存在于主轴和偏心凸轮的连接部分(重叠部分)中，并位于该连接部分的垂直于控制轴的横截面上(见图10B)。因此，与不在连接部分中设置润滑剂流动通路的情况相比，强度明显降低。因此，必须增大主轴或者偏心凸轮的直径，以增大连接部分的总的横截面面积。
在本实施例中，润滑剂可以供给到控制轴13的偏心凸轮132与摆动臂14之间的接触区域，而不用在曲轴形的控制轴13中形成润滑剂流动通路。因此，可以保持主轴131与偏心凸轮132之间的连接部分的强度。因此，润滑剂可以供给到控制轴13的偏心凸轮132与摆动臂14的销21之间的接触区域，而不用通过增加控制轴13的重量来获得足够的强度。
由于在本实施例中不用在曲轴形的控制轴13中形成润滑剂流动通路，所以，与在曲轴形的控制轴13中形成润滑剂流动通路的情况相比，沿着控制轴13的轴向看到的主轴131与偏心凸轮132之间的重叠区域可以形成得更小。即，能够增加主轴131的轴线与偏心凸轮132的轴线之间的空间，以便增加控制轴13的设计灵活性，并且增大气门的移动范围。
在本实施例的可变气门系统10中，由于销21和销22设置在控制轴13的同一侧，所以驱动凸轮112向下拉摆动臂14以便提升气门。由于沿着拉方向的载荷作用在连接臂12上，所以可在第二润滑剂流动通路35的第一端开口的部分和第二端开口的部分中比较容易地形成间隙。换句话说，润滑剂易于从第一端流入第二润滑剂流动通路35，并且易于从第二端流出。因此，在本实施例中，能够改善摆动臂
14的销21与连接臂12的小端部分12b之间的滑动接触区域52 (第二滑动接触区域)的润滑性能。
^在通过由驱动凸轮112向下拉摆动臂14来提升气门的可变气门系统10中，由于特定的载荷方向，所以大的倾斜力矩Mx2(见图9B)作用在摆动臂14上。因此，控制轴13的偏心凸轮132和摆动臂14的控制轴支撑部分143彼此非均匀接触。换句话说，摆动臂14的控制轴支撑部分143的上半部在靠近连接臂12的一侧与控制轴13的偏心凸轮132有力地接触，摆动臂14的控制轴支撑部分143的下半部'在靠近连杆15的一侧与控制轴13的偏心凸轮132有力地接触。艮P，在控制轴支撑部分143的靠近连接臂12的一侧，摆动臂14的上半部与偏心凸轮132有力地接触，但在下半部中比较易于形成间隙。润滑剂进入该间隙，适当地润滑该部分。
相应地，在本实施例中，如图6所示，第三润滑剂流动通路39'的第二端通到从第三滑动接触区域53的沿控制轴轴向的中心位置60向沿着控制轴轴向与摆动臂14相邻的连接臂12偏移的位置。
在通过用驱动凸轮112向下拉摆动臂14来提升气门的可变气门系统中，由于载荷的方向，所以大的倾斜力矩作用在摆动臂14上。因此，控制轴13的偏心凸轮132和摆动臂14的控制轴支撑部分143彼此非均匀接触。换句话说，摆动臂14的控制轴支撑部分143的上半部在靠近连接臂12的一侧与控制轴13的偏心凸轮132有力地接触，并且摆动臂14的控制轴支撑部分143的下半部在靠近连杆15的一侧与偏心凸轮132有力地接触。这允许润滑剂容易地从第三润滑剂流动通路39的第二端流出。因此，能够改善控制轴13的偏心凸轮132与摆动臂14的控制轴支撑部分143之间的接触区域(第三滑动接触区域)53的润滑性能。
如果第三润滑剂流动通路39的第二端通到从第三滑动接触区域53的沿控制轴轴向的中心位置60沿着控制轴轴向向连杆15偏移的位置，那么摆动臂14的倾斜可能会阻断该第三润滑剂流动通路39，这会减少润滑剂的供给。润滑剂可通过设置在控制轴支撑部分143中的第一润滑剂槽40容易地供给到第三滑动接触区域53的靠近连杆15的一侧。这可以改善第三滑动接触区域53的润滑性能。此外，通过在摆动臂14的摆动臂主体142中形成该第一润滑剂槽40，能够以低的成本将润滑剂容易地引导到摆动臂14的控制轴支撑部分143的靠近连杆15的一侧，在该侧控制轴支撑部分143与控制轴13的偏心凸轮132有力地接触。
在本实施例的通过用驱动凸轮112向下拉摆动臂14来提升气门的可变气门系统10中，作用在连杆15上的载荷小于作用在连接臂12上的载荷。即，与靠近连杆15的一侧的接触力小于与靠近连接臂12的一侧的接触力。因此，在本实施例中，摆动臂主体侧控制轴支撑部分3 7的接触区域趋向于被第 一 润滑剂槽4 0稍稍减小，但可通过将足够量的润滑剂引导到第三滑动接触区域来大大改善润滑和冷却性能'。
在上述实施例中，如图11所示，第三润滑剂流动通路39的通到摆动臂14的销21的外周表面的第一端72比直线L70更靠近驱动轴11。当沿着控制轴轴向观看时，直线L70连接摆动臂14的摆动中心70 (或者控制轴支撑部分143的中心70)和摆动臂14的销21的中心71，其中该中心71用作摆动臂14与连接臂12之间的连接部分的中心(横截面)。即，当沿着控制轴轴向观看时，第三润滑剂流动通路39的通到第二滑动接触区域52的第一端72设置在直线L70的靠近驱动轴11的一侧。
在通过用驱动凸轮112向下拉摆动臂14来提升气门的可变气门系统中，沿着拉方向的载荷作用在连接臂12上。即，在第三润滑剂流动通路39的第一端72开口的部分，比较容易形成间隙。由于这允许润滑剂流入第三润滑剂流动通路39的第一端，所以来自第三润滑剂流动通路39的润滑剂可以改善控制轴13的偏心凸轮132与摆动臂14的控制轴支撑部分143之间的第三滑动接触区域53的润滑性能。
特别的，优选的是按照如下方式设置第三润滑剂流动通路39的第一端72的位置，S卩使连接摆动臂14的摆动中心70 (或控制轴支撑部分143的中心70)和摆动臂14的销21的中心71的直线基本上垂直于连接第三润滑剂流动通路39的第一端72的中心和摆动臂14的销21的中心71的直线。在这种情况下，由于润滑剂易于流入到第三润滑剂流动通路39的第一端72内，所以来自第三润滑剂流动通路39的润滑剂可以改善控制轴13的偏心凸轮132与摆动臂14的控制轴支撑部分143之间的第三滑动接触区域53的润滑性能。其原因如下
一个原因是，在可变气门系统10中，在任何操作角度，在驱动轴ll旋转一周的期间内，第三润滑剂流动通路39的第一端72与连接臂12中的第二润滑剂流动通路35至少连通两次，这允许可靠地润滑第三滑动接触区域53。
该位置关系不仅适用于在本实施例中采用的连接几何关系，而且还适用于其它各种几何关系
另一个原因是，在可变气门系统10中，由于通过用驱动凸轮112向下拉摆动臂14来提升气门，所以通过如此设置第三润滑剂流动通路39的第一端.72的位置防止了第三润滑剂流动通路39的第一端72和连接臂12的小端部分内周表面34有力地接触。
艮口，在本实施例的可变气门系统10中，易于在小端部分内周表面34的靠近大端部分12a的一侧形成间隙。因此，当第三润滑剂流动通路39的第一端72通到该部分时，不会因为存在第三润滑剂流动通路39的第一端72而减小小端部分内周表面34与销21之间的接触区域，并且不会增加PV值(PV值是压力和滑动速度的乘积)。此外，由于在该部分中存在合适的间隙，所以与比较例的连接方式相比，可以进一步改善润滑性能(见图9A)。此外，由于润滑剂易于流入第三润滑剂流动通路39的第一端72，所以可通过来自第三润滑剂流动通路39的润滑剂进一步改善第三滑动接触区域53的润滑性能。
图12示出了在小操作角度、中等操作角度和大操作角度下，气门升程和摆动臂14与连接臂12之间的角度相对于驱动轴角度的变化关系。当设置在图11中的用斜线示出的范围内时，在小操作角度、中等操作角度和大操作角度中的任一操作角度下，在驱动轴11旋转一周期间，第三润滑剂流动通路39的第一端72可与第二润滑剂流动通路35的通到连接臂12的小端部分内周表面34的第二端至少连通两次。
因此，可通过来自第三润滑剂流动通路39的第一端72的润滑剂改善控制轴13的偏心凸轮132与摆动臂14的控制轴支撑部分143之间的第三滑动接触区域53的润滑性能。
如图13和14所示，在上述可变气门系统10中，可以在摆动臂14的销21与连接臂12的小端部分12b之间的第二滑动接触区域52的靠近大端部分12a的一侧上，设置第二润滑剂槽41。第二润滑剂槽41与第二润滑剂流动通路35的第二端相连，并且沿着第二滑动接触区域52的周向延伸。即，可在小端部分内周表面34的靠近大端部分12a的一侧设置与第二润滑剂流动通路35的第二端连接并且沿着连接臂12的小端部分内周表面34延伸的第二润滑剂槽41。这可以进一步改善第二滑动接触区域52的润滑性能。
通过在小端部分内周表面34中形成该第二润滑剂槽41，可以进一步改善摆动臂14的销21与连接臂12的小端部分12b之间的第二滑动接触区域5 2的润滑性能。可以利用可变气门系统10获得该优点，该可变气门系统10的特征在于通过用驱动凸轮112向下拉摆动臂14来提升气门，在小端部分内周表面34的靠近大端部分12a的一侧不产生接触载荷，即在小端部分内周表面34的靠近大端部分12a的一侧比较易于产生间隙。
权利要求
1.一种内燃机的可变气门系统，所述可变气门系统包括驱动轴，其中具有主润滑剂流动通路，并且所述驱动轴构造为与所述内燃机的旋转同步地旋转；驱动凸轮，其围绕所述驱动轴的外周设置；连接臂，其具有第一端和第二端，所述第一端与所述驱动凸轮的外周相连以便相对于所述驱动凸轮旋转；控制轴，其与所述驱动轴平行地延伸，并且包括主轴和偏心凸轮，其中，所述主轴的轴线与所述偏心凸轮的轴线间隔开；摆动臂，其具有与所述控制轴的偏心凸轮可旋转地连接的控制轴支撑部分，并且具有与所述连接臂的第二端相连的销，所述摆动臂构造并布置成由所述连接臂摆动，以便传递所述驱动凸轮的驱动力；连杆，其具有第一端和第二端，所述连杆的所述第一端与所述摆动臂可旋转地连接；摆动凸轮，其由所述驱动轴可旋转地支撑并且与所述连杆的所述第二端相连，所述摆动凸轮构造并布置成按压和释放所述内燃机的驱动气门，以便使所述驱动气门开启和关闭；第一润滑剂流动通路，其形成在所述驱动轴和所述驱动凸轮中，并且构造成使所述主润滑剂流动通路和第一滑动接触区域连通，其中所述第一滑动接触区域是指所述驱动凸轮与所述连接臂的所述第一端之间的滑动接触区域；第二润滑剂流动通路，其形成在所述连接臂中，并且构造成使所述第一滑动接触区域和第二滑动接触区域连通，其中所述第二滑动接触区域是指所述摆动臂的所述销与所述连接臂的所述第二端之间的滑动接触区域；以及第三润滑剂流动通路，其形成在所述摆动臂中，并且构造成使所述第二滑动接触区域和第三滑动接触区域连通，其中所述第三滑动接触区域是指所述控制轴的所述偏心凸轮与所述摆动臂的所述控制轴支撑部分之间的滑动接触区域。
2. 根据权利要求1所述的可变气门系统，其中，所述连杆通过所述连杆的第一连接点与所述摆动臂可旋转地连接，所述第一连接点和所述摆动臂的销布置在所述控制轴的同一侧。
3. 根据权利要求1所述的可变气门系统，其中，所述第二润滑剂流动通路包括通到所述第一滑动接触区域的第一端和通到所述第二滑动接触区域的第二端，其中所述第二润滑剂流动通路的所述第一端被布置在所述第一滑动接触区域的靠近所述连接臂的所述第二端的一侧的位置，所述第二润滑剂流动通路的所述第二端被布置在所述第二滑动接触区域的靠近所述连接臂的所述第一端的一侧的位置。
4. 根据权利要求1所述的可变气门系统，其中，所述摆动臂与所述连接臂在所述控制轴的轴向上相邻。
5. 根据权利要求3所述的可变气门系统，其中，所述第三润滑剂流动通路包括通到所述第二滑动接触区域的第一端和通到所述第三滑动接触区域的第二端；并且所述第三润滑剂流动通路的所述第二端通到从所述第三滑动区域的沿着所述控制轴的轴向的中心向所述连接臂偏移的位置。
6. 根据权利要求5所述的可变气门系统，其中，所述摆动臂的所述控制轴支撑部分包括第一润滑剂槽，所述第一润滑剂槽沿着所述控制轴的轴向越过所述第三滑动接触区域的沿着所述控制轴的轴向的中心。
7. 根据权利要求6所述的可变气门系统，其中，所述第一润滑剂槽沿着所述控制轴的轴向延伸。
8. 根据权利要求7所述的可变气门系统，其中，所述摆动臂包括顶盖和摆动臂主体，所述摆动臂主体包括所述销；并且所述控制轴支撑部分包括设置在所述顶盖中的顶盖侧控制轴支撑部分和设置在所述摆动臂主体中的摆动臂主体侧控制轴支撑部分，所述第一润滑剂槽设置在所述摆动臂主体的所述摆动臂主体侧控制轴支撑分部中。
9. 根据权利要求5所述的可变气门系统，其中，当沿着所述控制轴的轴向观看时，所述第三润滑剂流动通路的所述第二端在比连接所述控制轴支撑部分的中心与所述摆动臂的所述销的中心的直线更靠近所述驱动轴的位置通到所述第二滑动接触区域。
10. 根据权利要求5所述的可变气门系统，其中，所述第三润滑剂流动通路的所述第一端在按照如下方式构造和布置的位置通到所述第三滑动接触区域，即在所述驱动轴旋转一周期间，不管所述偏心轴的位置如何，所述第三润滑剂流动通路的所述第一端都与所述第二润滑剂流动通路的所述第二端至少连通两次b
11. 根据权利要求5所述的可变气门系统，其中，所述第三润滑剂流动通路的所述第一端的位置设置为使得当沿着所述控制轴的轴向观看时，连接所述控制轴支撑部分的中心和所述销的中心的直线基本上垂直于连接所述第三润滑剂流动通路的所述第一端的中心和所述销的中心的直线。
12. 根据权利要求5所述的可变气门系统，其中，在所述连接臂的所述第二端中形成润滑剂槽，所述润滑剂槽与所述第二润滑剂流动通路的所述第二端连通并且沿着所述第二滑动接触区域的周向延伸。
全文摘要
本发明公开了一种内燃机的可变气门系统，其包括驱动轴；设置在驱动轴上的驱动凸轮；连接臂，其安装在驱动凸轮的外周上，以便相对于驱动凸轮旋转；曲轴形的控制轴，其包括主轴和偏心凸轮；摆动臂，其可旋转地连接在偏心凸轮上，并且由连接臂摆动；以及摆动凸轮，其通过连杆与摆动臂连接以便按压气门。润滑剂从设置在驱动轴中的主润滑剂流动通路供给到偏心凸轮与摆动臂之间的滑动接触区域。这允许将润滑剂供给到偏心凸轮与摆动臂之间的滑动接触区域，而不会增加控制轴的重量。
文档编号F01L1/18GK101598042SQ20091014384
公开日2009年12月9日 申请日期2009年5月31日 优先权日2008年6月4日
发明者有永毅, 深见彻, 竹村信一, 青山俊一 申请人:日产自动车株式会社